Las plantas almacenan carbono en forma de almidón o aceites (TAG), un equilibrio que es clave tanto para su metabolismo como para su potencial uso industrial. Mientras que el almidón suele predominar en las hojas, los aceites se concentran en las semillas. Sin embargo, los intentos por aumentar los niveles de TAG en hojas generalmente reducen el almidón disponible, revelando una compleja competencia por los recursos de carbono.
En un avance significativo, un equipo de científicos liderado por el profesor asociado Takashi L. Shimada, de la Universidad de Chiba (Japón), ha identificado el gen LIRI1 como un regulador esencial en esta asignación de carbono en las hojas. El estudio, publicado el 8 de febrero de 2025 en Journal of Experimental Botany, muestra cómo este gen influye directamente en las rutas de síntesis de almidón y lípidos.
Mediante un enfoque de genética avanzada, el equipo analizó mutantes de Arabidopsis con niveles elevados de TAG y contenido reducido de almidón. Entre ellos identificaron al mutante lipid-rich 1-1 (liri1-1), que acumulaba cinco veces más TAG que las plantas normales, pero solo la mitad de almidón. Esto fue posible gracias al uso de fluorescencia para rastrear gotitas lipídicas (LD) en hojas, acortando el tiempo de análisis en comparación con métodos tradicionales.
El gen LIRI1, previamente no descrito, codifica una proteína que interactúa con dos enzimas cruciales: la subunidad α de la acetilcoenzima A carboxilasa carboxiltransferasa (clave en la síntesis de ácidos grasos) y la sintasa de almidón 4 (implicada en la síntesis de almidón). Esta doble interacción le permite regular si el carbono disponible se convierte en almidón o en lípidos.
Los resultados sugieren que, en condiciones normales, LIRI1 favorece la producción de almidón al promover su síntesis o evitar su degradación. En ausencia de este gen, como ocurre en los mutantes liri1, el carbono se redirige hacia la producción de aceites. Esto tuvo efectos visibles en el desarrollo vegetal, con plantas de crecimiento reducido y cloroplastos alterados, lo que demuestra la importancia de este equilibrio metabólico.
“Nos interesaba entender por qué las hojas almacenan tan poco TAG en comparación con las semillas”, explica Shimada. “Responder a esta pregunta nos ha permitido abrir una nueva vía tanto para la investigación básica como para aplicaciones agrícolas y energéticas”.
El hallazgo tiene implicaciones directas en la producción de cultivos ricos en aceites vegetales. Al modificar el gen LIRI1, se podrían generar plantas con mayor cantidad de TAG en las hojas, lo cual representa una fuente renovable de aceites para biocombustibles o alimentos con menor contenido de almidón. Esto último sería especialmente útil para desarrollar dietas adaptadas a personas con diabetes.
Takashi L. Shimada es investigador en la Escuela de Posgrado de Horticultura de la Universidad de Chiba, especializado en estructuras intracelulares vegetales, particularmente en almacenamiento lipídico. Su trayectoria incluye más de 20 publicaciones académicas y participación en sociedades como la Asociación Japonesa de Investigadores de Lípidos Vegetales.
Referencias: Journal of Experimental Botany
